NMR spektroskopi som et robust værktøj til Rapid Evaluering af Lipid Profil af fiskeolie kosttilskud

Summary

Her blev høj opløsning ^1H og ^13C kernemagnetisk resonans (NMR) spektroskopi anvendes som en hurtig og pålidelig værktøj til kvantitativ og kvalitativ analyse af indkapslede fiskeolie kosttilskud.

Abstract

Den vestlige kost er fattig på n -3 fedtsyrer, anbefales derfor forbruget af fiskeolie kosttilskud for at øge indtaget af disse vigtige næringsstoffer. Formålet med dette arbejde er at demonstrere den kvalitative og kvantitative analyse af indkapslede fiskeolie kosttilskud ved hjælp af høj-opløsning ^1H og ^13C NMR-spektroskopi ved anvendelse af to forskellige NMR-instrumenter; en 500 MHz og en 850 MHz-instrument. Både proton ⁽¹ H) og carbon ^(13C) NMR-spektre kan anvendes til kvantitativ bestemmelse af de vigtigste bestanddele af fiskeolie kosttilskud. Kvantificering af lipiderne i fiskeolie kosttilskud opnås ved integration af de passende NMR-signaler i den relevante 1D spektre. Resultater opnået ved ^1H og ^13C NMR er i god overensstemmelse med hinanden, på trods af forskellen i opløsning og følsomhed mellem de to kerner og de to instrumenter. ^1H NMR tilbudsa mere hurtig analyse sammenlignet med ^13C NMR, som det frekvensområde kan optages i mindre end 1 min, i modsætning til ^13C NMR-analyse, som varer fra 10 min til en time. ^13C NMR-spektret, er imidlertid meget mere informativ. Det kan give kvantitative data for et større antal af individuelle fedtsyrer og kan anvendes til bestemmelse af stillingsfordelingen af ​​fedtsyrer på glycerolskelettet. Begge kerner kan give kvantitative oplysninger på bare et eksperiment uden behov for rensning eller adskillelse trin. Styrken af magnetfeltet hovedsagelig påvirker ^1H NMR-spektre på grund af dets lavere opløsning i forhold til ^13C NMR imidlertid endnu lavere omkostninger NMR instrumenter kan effektivt anvendes som en standard metode fødevareindustrien og kvalitetskontrol laboratorier.

Introduction

Forbruget af n -3 fedtsyrer i kosten har vist sig at være gavnlig mod flere betingelser, såsom hjertesygdomme ^{1, 2, 3,} inflammatoriske sygdomme ⁴ og diabetes ^5. Den vestlige kost anses for ringe i n -3 fedtsyrer og anbefales derfor forbruget af fiskeolie kosttilskud for at forbedre n -6 / n -3 balance i forbrugerens ernæring ^1. På trods af den seneste stigning i fiskeolie supplere forbrug, spørgsmål forbliver om sikkerheden, autenticitet, og kvaliteten af ​​nogle af disse produkter. Den hurtige og præcise analyse af sammensætningen af ​​fiskeolie kosttilskud er afgørende at kunne vurdere kvaliteten af ​​disse kommercielle produkter og sikre forbrugernes sikkerhed.

De mest almindelige metoder til vurdering af fiskeolie suppleres er gaschromatografi (GC) og infrarød spektroskopi (IR). Mens disse er meget følsomme metoder, lider de af adskillige ulemper ^6. GC-analyse er tidskrævende (4-8 timer), fordi separation og derivatisering af individuelle forbindelser er påkrævet ⁷ og lipidoxidation kan der ved en analyse ^{8, 9.} Mens IR-spektroskopi kan være kvantitativ, er en forudsigelsesmodel, der skal konstrueres ved anvendelse af partiel mindste kvadraters regression (PLSR), selv om der er undtagelser, i hvilke IR-bånd kan tilskrives en enkelt forbindelse ^10. PLSR kræver analyse af et stort antal prøver, hvilket øger tidspunktet for analyse ^11. Af denne grund er der en stigende interesse for udvikling af nye analysemetoder, der tillader præcis og hurtig analyse af et stort antal fisk olieprøver. Organisationer som Office af kosttilskud (ODS) på National Institutes of Health (NIH) og Food and Drug Administration (FDA) har samarbejdet med Association of Official Analytical Chemists (AOAC) at udvikle disse nye metoder ^{12, 13.}

Et af de mest lovende analysemetoder til screening og evaluering af flerkomponent-matricer, såsom kosttilskud, er kernemagnetisk resonans (NMR) spektroskopi ^{14, 15.} NMR-spektroskopi har adskillige fordele: det er en ikke-destruktiv og kvantitativ teknik, kræver minimal til ingen prøveforberedelse, og den er kendetegnet ved fremragende nøjagtighed og reproducerbarhed. Desuden NMR-spektroskopi er en miljøvenlig metode, fordi den udnytter kun små mængder af opløsningsmidler. Den største ulempe ved NMR-spektroskopi er dens relativt lav følsomhed sammenlignet med andre analytical metoder er imidlertid nylige teknologiske fremskridt inden instrumentering såsom stærkere magnetfelter, kryogeniske prober med forskellige diametre, avanceret databehandling og alsidige pulssekvenser og teknikker har øget følsomhed på op til nM-området. Mens NMR instrumentering er høje omkostninger, lang levetid af NMR-spektrometre og de mange anvendelser af NMR sænke omkostningerne ved analysen i det lange løb. Denne detaljerede video protokol er beregnet til at hjælpe nye praktikere på området undgå faldgruber forbundet med ^1H og ^13C NMR-spektroskopisk analyse af fiskeolie kosttilskud.

Protocol

1. NMR Prøvefremstilling Bemærk: Forsigtig, se venligst alle relevante materiale sikkerhedsdatablade (MSDS) før brug. Deutereret chloroform (CDCI3) anvendt i prøvefremstilling er giftig. Brug venligst alle de relevante sikkerhedsregler, når du udfører prøveforberedelse, herunder brug af et stinkskab og personlige værnemidler (sikkerhedsbriller, handsker, kittel, fuld længde bukser, lukket-tå sko). Fremstilling af 1H og 13C-prøver…

Representative Results

1H og 13C NMR-spektre blev opsamlet til kommercielt tilgængelige fiskeolie supplerer anvendelse af to NMR instrumenter; en 850 MHz og en 500 MHz spektrometer. Disse spektre kan anvendes til kvantitativ bestemmelse af komponenter af fiskeolie, såsom docosahexaensyre (DHA) og eicosapentaensyre (EPA), samt andre forbindelser, såsom n -1 acylkæder og ernæringsmæssigt vigtige indeks såsom n -6 / n -3-forhold. Kvantificeringen kan udføre…

Discussion

Ændringer og strategier for fejlfinding

Spektral kvalitet. Liniebredden af ​​NMR-signalet og dermed løsningen af ​​NMR-spektret er meget afhængig af mellemlæg, som er en proces til optimering af homogeniteten af ​​det magnetiske felt. Til rutineanalyse, 1D afstandsstykker er passende og en 3D afstandsstykker er ikke påkrævet, da den udføres ved NMR personale på regelmæssig basis. Hvis dette ikke er tilfældet, skal en 3D afstandsstykker udføres før analys…

Materials

Avance III 850 NMR instrument	Bruker
Avance III 500 NMR instrument	Bruker
TCI 5mm probe	Bruker		Helium cooled inverse (proton deetected) NMR probe featuring three independent channels (1H, 13C, 15N)
BBO prodigy 5mm probe	Bruker		Nitrogen cooled observe (X-nuclei detected) probe, featuring two channels; one for 1H and 19F detectionand one for X-nuclei (covering from 15N to 31P)
Spinner turbin	Bruker		NMR spinners are made by polymer materials and they have a rubber o-ring to hold the NMR tube securely in place
Topspin 3.5	Bruker
deuterated chloroform	Sigma-Aldrich	865-49-6	99.8 atom % D, contains 0.03 TMS
2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol,	Sigma-Aldrich	128-37-0	purity >99%
Fish oil samples
NMR tubes	New Era	NE-RG5-7	5mm OD Routine “R” Series NMR Sample Tube
BSMS	Bruker		Bruker Systems Management System; control system device